فرآیند جوش نقطه‌ای یا resistance spot welding

فرآیند جوش نقطه‌ای یا resistance spot welding 

جوش نقطه‌ای یکی از پرکاربردترین نوع جوشمقاومتی می‌باشد. این فرآیند برای اتصال ورق‌های لب روی هم، یا سیم به ورق و یا سیمبر روی سیم بکار برده می شود و در آن قطعه کار بین الکترودها تحت فشار قرار گرفته وجریان توسط تراسفورماتور و بازوها از الکترودها و سپس قطعه کار عبور می کند، اینفرآیند کاربرد زیادی در صنایع لوازم خانگی و اتومبیل سازی دارد. در این جوش اتصالدو سطح توسط حرارت و فشار تواماً انجام می گیرد که وقتی جریان الکتریکی از میان دوقطعه فلزی که بهم چسبیده اند عبورمی کند، مقاومت زیاد موضعی موجب تولید گرمای فوقالعاده زیادی می شود. در صورتی که جریان کافی بکار رود، فلزات مورد استفاده ابتدادر حالت خمیری قرار گرفته و سپس ذوب می شوند. اگر هنگامی که دو فلز در حالت خمیرییا مذاب قرار دارند به یکدیگر فشار داده شوند و تا کمی بعد از قطع جریان و خنک شدندر همان وضعیت باقی بمانند، دو قطعه در هم آمیخته شده و به صورت یک قطعه واحد در میآیند، که در این حالت جوش بصورت دکمه یا دیسک هایی بین دو لایه ورق بوجود می آید کهبا توجه به سرعت انجام این عمل، بسیاری از خواص فیزیکی آنها دست نخورده باقی خواهندماند.

عوامل موثر بر جوشنقطه‌ای :
تولید گرما در یک تماس الکتریکی بهسه فاکتور بستگی دارد که با این فرمول نشان می‌دهیم Q = RTI2
I = شدت جریان بر حسب آمپر
R = مقاومت بر حسب اهم
T = زمان بر حسب ثانیه
Q = حرارتبر حسب ژول
فاکتورهای شدت جریان و زمان از طریق دستگاه جوشقابل کنترل هستند، اما مقاومت الکتریکی به عوامل مختلف بستگی دارد ازجمله:
جنس و مقاومت قطعه کار
فشاربین الکترودها
اندازه و فرم و جنس الکترودها
چگونگی سطح کار (صافی و تمیزی آن)
کاربرد صحیح جوش نقطه ای به عملکرد مناسب و کنترل متغیرهای زیر بستگیدارد:
جریان (current)
فشار (pressure)
زمان (time)
مساحت نوکالکترود (contact area electrode)
تعادلحرارتی

اثر مقاومتها:
در یک پروسه نقطه جوش 7 مقاومت الکتریکیوجود دارد که در شکل زیر می بینید.
مقاومت 1 و 7 مقاومتالکتریکی در الکترودها و هادی ها تا سر ثانویه می باشد . مقاومت 2 و 6 مقاومتالکتریکی تماس الکترود و فلز اصلی است بزرگی این مقاومت به کیفیت سطح در فلز پایه والکترود بستگی دارد . این مقاومت ناخواسته بوده و باید حتی المقدور آنرا کاهش داد . تمیزی سطح کار و الکترود و نیروی فشاری وارد بر الکترود عوامل تقلیل دهنده اینمقاومت می باشند. مقاومت های 3 و 5 مجموع مقاومت های خود فلز پایه است که مقاومتنسبت مستقیم با ضخامت و نسبت معکوس با سطح مقطعی که جریان از آن عبور می کند دارد. ( R = p L/A ) این مقاومت ها به ضریب مقاومت الکتریکی و درجه حرارت قطعه کار نیزبستگی دارند. مقاومت 4 مقاومت تماس دو ورق مهمترین قسمت است که بالاترین مقاومتبوده و از آنجایی که حرارت تولید شده در این نقطه کمتر منتقل می گردد باعث ایجادجوش در این ناحیه می شود. فلزات دارای مقاومت الکتریکی کم بوده و درنتیجه مقاومتهای اهمیت بیشتری پیدا می کنند.

نکته: در محل تماس الکترود و فلز به دو دلیل دما بالا نمیرود:
سطح الکترود تمیز شده لذا اتصال بین الکترود و فلز درنقاط کمتری اتفاق می افتد.
الکترود مسی با آب سرد میشود.

اثرجریان:
به دلیل توان دو، جریان الکتریکی بیشتریناثر را در ایجاد گرما دارد که افزایش آن باعث افزایش جنبش مولکولی و افزایش مقاومتجوش می شود، ولی اگر جریان بیش از اندازه گردد حرارت در ناحیه جوش بسیار بالا رفتهو ذوب فلز تا سطح آن گسترش می یابد و فضای خارج از الکترود ذوب شده و در نتیجه باعثپاشیدن فلز مذاب می گردد. پس در این جوش، به جریان کافی برای گرم کردن فلزات ورساندن آنها به حد خمیری نیاز است. مقدار جریان برای جوش را با توجه به ضخامت ورق وکلاس جوش می توان با استفاده از قسمت کنترل جریان که بر روی دستگاه پیش بینی شدهاست، تنظیم کرد.

اثرحرارت:
مجموع حرارت تولید شده متناسب با زمانجوش است بالاجبار مقداری از حرارت به وسیله انتقال به فلز پایه الکترودها تلف خواهدشد، مقدار کمی از تلفات نیز به وسیله تشعشع است. طولانی شدن بیش از اندازه زمان جوشهمان اثر شدت جریان بیش از اندازه را بر روی فلز اصلی و الکترودها می گذارد از اینگذشته اثری که در فلز پایه در ناحیه جوش به وجود می آید بیش از اندازه خواهد شد. کمبودن زمان جوش باعث می گردد ناحیه ذوب به دمای مناسب نرسد و در نتیجه عدسی جوشتشکیل نشده یا عدسی تشکیل شده در حد مطلوب نباشد.

اثر فشار:
در تهیهجوش مقاومتی به دو سری فشار نیاز داریم:
الف) فشار جوش ب) فشار چکشی

الف) فشار جوش :
تأثیر مقاومت R در فرمول حرارت به صورت فشارجوشکاری نمایان می شود که آن نیز متأثر از مقاومت سطح تماس بین قطعات کار است. قطعات کار در عملیات نقطه جوش، درز جوش و پرس جوش بایستی محکم به یکدیگر در محل جوشبچسبند تا جریان الکتریکی قادر باشد از آنها عبور کند. با افزایش فشار، مقاومت تماسو حرارت تولید شده در فصل مشترک کاهش می یابد. با کاهش حرارت در سطح، شدت جریان وزمان جوش بایستی افزایش یابد تا کاهش مقاومت جبران شود. با افزایش فشار، نسبت بینسطح تماس حقیقی به سطح تماس اسمی افزایش یافته و لذا مقاومت کم می گردد. کاهش فشاربیش از اندازه باعث می شود سطح تماس واقعی دو فلز کم شده و در نتیجه دانسیته جریانبالا رفته و حرارت بیش از اندازه تولید می گردد از سوی دیگر فشار مذاب بین دو قطعهباعث پرتاب شدن مذاب به خارج از ناحیه جوش شده و در جوش جرقه ایجاد میکند.

ب) فشارچکشی:
فشاری است که بعد از قطع جریان جوشکاری، قطعاتمورد نظر به هم وارد می کنند.

تعادل حرارتی:
تعادل حرارتیهنگامی رخ می دهد که ارتفاع ذوب (نفوذ) در دو قطعه کار یکسان باشد. در اکثرکاربردها این حالت اتفاق می افتد ولی در بسیاری از موارد به علل ذیل تعادل حرارتیاتفاق نمی افتد.
نسبت ضریب هدایت حرارتی و الکتریکی قطعاتکه به هم متصل شده اند.
نسبت هندسی در قسمت های اتصال ضریبالکتریکی و حرارتی درالکترودها شکل هندسی الکترودها هنگامی که قطعات جوش داده میشوند، اگر اختلاف ترکیبی یا اختلاف ضخامت یا هر دوی اینها را داشته باشند حرارتنامتقارن خواهد بود. در بسیاری از حالات با طراحی قسمت ها و جنس الکترود، عدم تعادلحرارتی می تواند مینیم گردد. اغلب تعادل حرارتی با کوتاه کردن زمان جوش یا استفادهاز جریان های پایین تر که جوش قابل قبولی را می سازد، بهبود مییابد.

سیکلجوشکاری:
در حین جوش نقطه ای چهار فاصله زمانیوجود دارد:

زمان فشار قبل ازجوش:فاصله زمانی ما بین وارد آمدن نیرو تا بکار گرفتن جریان. این زمان برایاطمینان از اتصال کامل الکترودها به قطعه کار و کامل شدن نیروی الکترود قبل ازبرقراری جریان جوش است.

زمانجوش:زمانی که جریان برای ایجاد یک جوش داخل قطعه برقرار می گردد.

زمان نگه داشتن بعد ازجوش:زمانی که بعد از قطع جریان الکترودها هنوز بر روی قطعه کار قرار دارند. در خلال این زمان عدسی جوش جامد و سرد شده و مقاومت آن به حد کفایت میرسد.

زمان خاموش:فاصلهزمانی بین آزاد شدن الکترودها پس از خنک شدن جوش و آغاز سیکل بعدی را میگویند.

برای اصلاح خواص مکانیکی و فیزیکی جوش می توانیکی یا بیش از یکی از حالت های زیر را در سیکل جوش ایجاد نمود.

نیروی پیش فشار برای قرار گرفتن الکترودها و قطعات کار باهم
عملیات پیش گرم برای کاهش دادن گرادیان دما در زمان شروعجوشکاری
زمان سرد کردن و عملیات حرارتی برای بدست آوردن خواص مقاومتی جوشآلیاژهای فولاد سخت شونده
عملیات پس گرم برای تنظیم کردن اندازه دانه جوش در فولادها
جریان آرام برای سرد شدن (به ویژه در آلیاژهای آلومینیم)

از نظر اقتصادی لازم است که فاکتور زمان حتی المقدور کاهشیابد.

مساحت نوکالکترود:
اندازه جوش بوسیله مساحتی که در تماسبا نوک الکترودها است کنترل می شود و این مساحت را می توان متناسب با نیازهای هرکار و با استفاده از زوج الکترودهای گوناگون به دلخواه تغییرداد.

چگالی جریانفشار:
از حاصل تقسیم مقدار جریان عبوری بر سطحمقطع چگالی جریان الکتریکی بر حسب A/mm2 و از تقسیم مقدار نیرو به سطح مقطع چگالینیرو بر حسب Kg/mm2 بدست می آید. چگالی جریان در واقع بیانگر دو پارامتر مقدارجریان و سطح الکترود در جوشکاری است. انتخاب مقدار مناسب چگالی جریان باعث افزایشراندمان جوش و کم کردن اتلاف انرژی می گردد. هنگامی که چندین نقطه جوش ایجاد شدمعمولاً سطح الکترود قارچی شده و باعث می گردد چگالی جریان الکتریکی از حد مجازکمتر شده و جوش انجام نشود. برای رفع این نقیصه در سیستم های فرمان افزایش پله اییا یکنواخت جریان مناسب با تعداد جوش پیش بینی می گردد و در مورد چگالی نیرو نیز باافزایش سطح مقطع الکترود چگالی کاهش پیدا کرده و باعث عدم اجرای جوش می گردد و برایرفع آن از رگولاتورهای تنظیم کننده فشار استفاده می شود.
تجهیزات جوش نقطهای:
دستگاه های جوشکاری مقاومتی شامل دو واحدکلی است: واحد الکتریکی (حرارتی) و واحد فشاری (مکانیکی). اولی باعث بالا بردن درجهحرارت موضع مورد جوش و دومی سبب ایجاد فشار لازم برای اتصال دو قطعه لب روی هم درمحل جوش است. منبع معمولی تامین انرژی الکتریکی، جریان متناوب 220 یا 250 ولت استکه برای پایین آوردن ولتاژ و افزایش شدت جریان (به مقدار مورد نیاز برای جوشکاریمقاومتی) از ترانسفورماتور استفاده می شود. جریان الکتریکی از طریق دو الکترود (فکها) به قطعه کار و موضع جوش هدایت می شود که معمولاً الکترود پایین ثابت و بالاییمتحرک است. الکترودها همانند گیره یا فک ها دو قطعه را در وضعیت لازم گرفته و جریانالکتریکی برای لحظه معین عبور می کند که سبب ایجاد حرارت موضعی، زیر دو الکترود درسطح مشترک دو ورق می شود. جریان الکتریکی در سطح تماس باعث ذوب منطقه کوچکی از دوسطح شده و پس از قطع جریان و اعمال فشار معین و انجماد آن، دو قطعه به یکدیگر متصلمی شوند. بخش دیگری از دستگاه های جوش مقاومتی را سیستم های جوش فرمان تشکیل میدهند. این سیستم ها که وظیفه کنترل زمان و جریانی پروسه را بر عهده دارند از دو بخشقدرت و فرمان تشکیل شده اند.
بخش فرمان آنها امروزه ازمدارهای میکروپروسسورها تشکیل شده که جریان جوشکاری با دقت سیکل برق شهر و کمتر ازآن کنترل می کنند. بخش قدرت این سیستم معمولاً از یک مدار تایرستوری با کلیدهایظرفیتی بالا و حفاظت جان و تجهیزات برای قرایت جریان الکتریکی ثانویه تشکیل شدهاست. این سیستم ها معمولاً با برق AC کار کرده و در برخی از ماشینها پس از تولیدجریان AC رکتیفایرهای خاص، جریان تبدیل به DC می گردد.
ماشین های جوشمقاومتی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند:

ماشین های ایستگاهی مانند انواع نقطه جوش های ایستگاهی پرس جوش و … این ماشین ها در محل خود مستقر شده و قطعه کار توسط اپراتور با یک سیستماتوماسیون در داخل آنها جوشکاری می شوند.
ماشین های قابل حمل که به دو گروه ترانس جدا و ترانس سر خود تقسیممی شوند. در این نوع ماشین ها قطعه کار داخل جیگ و فیکسچرها ثابت شده و دستگاه جوشنقطه مشخص شده را جوش می دهد.
ماشین مخصوص مانند اتوگانها و روبوگانها یا دستگاه های ویژه ای کهدر کاربردهای خاص به کار گرفته می شوند.

ساختمان گان جوشکاری:
مهمترینقطعات به کار رفته در یک گان جوشکاری از این قرارند:
چهارچوب، انبر، بازوها، جک بادی، ترانس، شیرهای هوا، سنسورهای القایی، میلهراهنمایی سنسورها، پایدار کننده های بادی، ضربه گیر، اتصال رابط به گریپر و ...

مدارآب:
برای خنک کاری بازوها، انبر و نیز ترانس درهر تفنگ جوشکاری، لازم است تا یک مدار گردش آب در نظر گرفتهشود.

مدار بیرونیآب:
مدار بیرونی آب، شامل یک خط لوله برگشت است کهآب در مدار رفت، نخست به یک صافی وارد می شود، سپس از یک شیر قطع جریان می گذرد کهبا دریافت سیگنال، سیم پیچ مغناطیسی آن، محور فلزی درونش را به جلو می راند و بدینروی، جریان آب ورودی به مدار، قطع می گردد. آب ورودی به تفنگ جوشکاری پس از انجامخنک کاری از آن خارج شده، به یک شیر سنجش مقدار جریان وارد می شود. در صورتی کهمقدار جریان کمتر از اندازه مجاز باشد، این شیر، جریان آب را می بندد. پس از عبورآب از این شیر، یک نشانگر جریان، باز بودن مدار خروج آب را نمایش میدهد.

مدار درونیآب:
مدار درونی ابزار جوشکاری، شامل راهروهای باریکیاست که در بازوها، انبر، قطعات واسطه و نیز پوسته بیرونی ترانس تعبیه شده اند و بهکمک شیلنگ های کوچکی به هم متصل شده اند؛ به طوری که آب خنک از طریق شلینگ به یک سرهر یک از قطعات نامبرده وارد می شود و از سر دیگر آن خارج می شود. لازم به توضیحاست که مطابق شکل زیر، در قطعه انتهایی بازوها، آب از یک لوله باریک فلزی یاپلاستیکی که در راهروی درونی قطعه نصب شده است به طرف نوک الکترود حرکت می کند و پساز خنک کردن نوک الکترود از فضای خالی میان سطح بیرونی لوله نازک و سطح درونی بهطرف عقب بر می گردد و از قطعه خارج می شود.

مدار باد:

مدار بیرونی باد:
مدار باد، از نقطه ورود به سلول تا نقطه پایانی مصرف در جک تفنگ جوشکاری، راگفته می شود. در آغاز مسیر باد، یک شیر گازی برای قطع سریع جریان باد پیش بینی شدهاست. سپس شلنگ کشی تا ابتدای واحد مراقبت انجام شده است. پیش از ورود باد به ایندستگاه، یک انشعاب برای دستگاه تراش نوک الکترود گرفته شده است. این دستگاه در دوگونه برقی و بادی وجود دارد که در گونه دوم، محرک تیغچه تراشکار، نیروی باد است. علاوه بر این، از جریان باد برای زدودن تراشه های نوک الکترود از روی تیغچه نیزاستفاده می گردد.
باد پس از ورود به واحد مراقبت، تمیز میشود و اندکی روغن روانساز به آن زده می شود استفاده می گردد. باد پس از ورود بهواحد مراقبت، تمیز می شود و اندکی روغن روانساز به آن زده می شود تا برای استفادهدر شیرها و جک بادی آماده گردد. در ابتدای مسیر خروجی باد از واحد مراقبت، یک شیرکنترل فشار نصب شده تا در صورت افت فشار خط از یک میزان قابل تنظیم، جریان را بهکمک سیم پیچ مغناطیسی و محور متحرکش قطع نماید. بدین ترتیب که پیچ تنظیم آن را برروی فشار دلخواه (کمترین مقدار مجاز) قرار می دهیم. اگر فشار باد از این میزان کمترشود، یک سیگنال به کنترل کننده فرستاده می شود و متعاقباً سیگنال دیگری به شیر بازبرمی گردد که جریان را در سیم پیچ برقرار می نماید. در اثر تشکیل میدان مغناطیسی درسیم پیچ، هسته، فریتی (محور متحرک) به جلو رانده می شود و جلوی عبور هوا را می گیردتا مدار باد، بسته شود.

مداردرونی باد:
پس از عبور از شیر کنترل فشار، باد ازطریق شلنگ به بالای روبات که محل نصب صفحه نگهدارنده شیرها است، هدایت می شود و بهورودی مشترک شیرهای فرمان می رسد.
در این موضع در گان هایدو مرحله ای به ترتیب (4) حرکت دهنده مرحله یکم یا حرکت MX شیر (5) حرکت دهنده،مرحله دوم یا حرکت Gun Action و شیر (6) تامین کننده فشار لازم برای بازگشت سریع یا Back – Pressure Remove قرار دارند. در گانهای یک مرحله ای فقط دومین شیر (شیرشماره 5) نصب شده است. برای کاستن از صدای نامطلوب باد به هنگام تخلیه از شیرها نیزدو عدد صدا خفه کن (7) در محل خروجی های مشترک شیرها به کار گرفته شده اند. لازم بهذکر است که در برخی گان های جوشکاری، از دو شیر فرمان که بر روی خود گان جای دادهشده اند، همراه با شیرهای تخلیه سریع (8) که در مجراهای ورودی و خروجی جک نصب شدهاند، استفاده شده است تا حرکت سریع پیستون جک، در رفت و برگشت تامینشود.

چگونگی عملکرد گانجوشکاری:
عملکرد این وسیله، بسته به این کهنیروی محرک آن باد باشد یا الکتریسیته، متفاوت است. در نوع بادی، با هدایت جریانهوا به ابتدا و انتهای سیلندر یا جک، حرکت خشن رفت و برگشتی پیستونی جک انجام میپذیرد که می توان با استفاده از شیر تناسبی نیروی اعمالی میان دو سر الکترودها راتنظیم نمود ولی کنترل سرعت حرکت این الکترودها نیازمند به کار بردن دو قطعه، کنترلدبی هوا در مجراهای ورودی و خروجی جک است. البته سرعت حرکت پیستون با این روش درتمام طول مسیر، به صورت یکنواخت باقی می ماند و تنظیم سرعت های مختلف حرکتی در خلالفرایند باز شدن یا بسته شدن جک امکان پذیر نیست. در مواردی که چنین نیازی وجودداشته باشد، از تفنگ جوشکاری با محرک سرو ـ موتور استفاده می شود. در این دسته ازابزارهای جوشکاری می توان با تغییر جریان الکتریکی، سرعت حرکت الکترودها را تنظیمنموده و در هر نقطه از مسیر رفت و برگشت الکترودها را متوقف نمود. این قابلیت سببمی گردد تا زمان مورد نیاز برای پوشاندن یک چرخه کاری، به کمترین مقدار خود برسد. چرا که پس از اعمال هر نقطه جوش ، برای اعمال نقطه جوش بعدی بر روی قطعه کار،الکترودها به اندازه کمترین مقدار لازم از هم باز می شوند و نیازی نیست که تاانتهای کورس خود ، از هم دور شوند. بدین ترتیب ، زمان اتلافی برای موضع گیری ابزاربه هنگام اعمال هر نقطه جوش جدید کاهش می یابد. این صرفه جویی زمانی، در برخی مواردکه چرخه کاری زمانی یک روبات برای اعمال کلیه نقطه جوش های آن ایستگاه، فشرده استمی تواند بسیار راهگشا واقع گردد. از دیگر مزایای این گونه گان های جوشکاری، کم صدابودن آنها در مقایسه با گونه بادی است. چون هم از صدای تخلیه هوا خبری نیست و همالکترودها بدون ضربه به هم برخورد می کنند. چرا که با کاهش شتاب حرکت الکترودها درانتهای مسیرشان، از کوبیده شدن نوک الکترودها برهم جلوگیری می شود و بر خلاف گانهای بادی، حرکت در این دستگاه ها نرم و بدون ضربه است. این ویژگی علاوه برآن که عمرالکترودها را افزایش می دهد، سبب می گردد تا جوش با کیفیتی نیز حاصل شود، چونفرورفتگی در موضع جوش برای یک جوش خوب با توجه به ضخامت ورق ها نباید از میزانمشخصی بیشتر شود. این دستاورد با تنظیم جریان گیرش به هنگام نزدیک شدن نوکالکترودها به همدیگر و در نتیجه تنظیم نیروی اعمالی، مضاعف می گردد. به دلیل عدماتلاف هوای فشرده در مقایسه با گان های بادی، بازده انرژی در این دستگاه ها 75% بیشتر از مورد مشابه بادی است که رقم بسیار قابل توجهی است.

ویژگی آب:
آب بایداز هرگونه ذرات معلق و رسوبات عاری باشد، در صورت وجود رسوب، باعث کاهش سطح مقطععبوری و ایجاد عایق و سوزاندن ترانس ها می شود.
دمای آبورودی و خروجی، اختلاف فشار بین ورودی وخروجی، میزان دبی عبوری، سختی آب، ترکیبشیمیایی و آلودگی های فیزیکی از جمله نکاتی هستند که چنانچه مورد دقت قرار نگیرندآسیب جدی به دستگاه ها وارد خواهد شد
الکترودها درجوشکاری مقاومتی نقطه ای:
الکترود در فرآیندهایمختلف مقاومتی می تواند به اشکال گوناگونی باشد که دارای چندین نقش است از جملههدایت جریان الکتریکی به موضع اتصال، نگهداری ورق ها بر روی هم و ایجاد فشار لازمدر موضع مورد نظر و تمرکز سریع حرارت در موضع اتصال. الکترود باید دارای قابلیتهدایت الکتریکی و حرارتی بالا و مقاومت اتصالی یا تماسی (contact resistance) کم واستحکام و سختی خوب باشد، علاوه بر آن این خواص را تحت فشار و درجه حرارت نسبتاًبالا ضمن کار نیز حفظ کند. از این جهت الکترودها را از مواد و آلیاژهای مخصوص تهیهمی کنند که تحت مشخصه یا کد RWMA به دو گروه A آلیاژهای مس و B فلزات دیرگداز تقسیمبندی می شوند، در جداول صفحه بعد مشخصات این دو گروه درج شده است. مهمترین آلیاژهایالکترود مس ـ کروم، مس ـ کادمیم و یا برلیم ـ کبالت ـ مس می باشد. این آلیاژهادارای سختی بالا و نقطه آنیل شدن بالایی هستند تا در درجه حرارت بالا پس از مدتینرم نشوند، چون تغیر فرم آنها سبب تغییر سطح مشترک الکترود با کار می شود که ایجاداشکالاتی می کند. قسمت هایی که قرار است به یکدیگر متصل شوند
باید کاملاً بر روی یکدیگر قرار داشته و در تماس با الکترود باشند تا مقاومتالکتریکی تماسی R2, R1 کاهش یابد. مقاومت الکتریکی بالا بین نوک الکترود و سطح کارسبب بالارفتن درجه حرارت در محل تماس می شود که اولاً مرغوبیتجوش را کاهش می دهد ثانیاً مقداری از انرژی تلف می شود.
روش های مختلفی برای اعمال فشار پیش بینی شده است که دو سیستم آن معمول تراست:
الف) سیستم مکانیکی همراه با پدال، فنر و چنداهرم
ب) سیستم هوای فشرده با درجه های اتوماتیک مخصوص که درزمان های معین هوای فشرده وارد سیستم می شود. این فشار و زمان قابل تنظیم و کنترلاست.
درسیستم اول به علت استفاده از نیروی کارگر ممکن استفشار وارده غیر یکنواخت و در بعضی موارد که دقت زیادی لازم است مناسب نباشد ولی درسیستم هوای فشرده دقت و کنترل میزان فشار بیشتر است.
جوشمقاومتی برای اتصال فلزات مختلف بکار گرفته می شود. مسئله مهم این است که چگونگیخواص فیزیکی این فلزات ممکن است بر روی خواص جوش یا موضع اتصال تأثیر بگذارد. همانطور که اشاره شد حرارت برای بالا بردن درجه حرارت موضع اتصال توسط عبور جریانالکتریکی و مقاومت الکتریکی به دست می آید و یا به بیان دیگر مقاومت الکتریکیبزرگتر در زمان و شدت جریان معین تولید حرارت بالاتری می‌کند و برعکس. مقاومتالکتریکی یک هادی بستگی به طول و نسبت عکس با سطح مقطع دارد. البته جنس هادی هم کهمیزان ضریب مقاوت الکتریکی است مهم می باشد.
بنابراینخصوصیت جوشکاری مقاومتی با تغییر ضخامت ورق، تغییر مقطع تماس الکترود با قطعه و جنسقطعه تغییر می کند.
البته چگونگی حالت های تماس الکترود باقطعات و تماس خود قطعات عوامل دیگر هستند که فشار الکترودها و ناخالصی ها در بیناین سطوح می توانند بر روی این مقاومت ها موثر باشند.

مواد الکترودها :
مس وآلیاژهای آن موادی هستند که عموما برای الکترودهای جوش نقطه ای انتخابمی شوند .انواع مختلف این مواد در جدول زیر آمده است :
انتخاب یک آلیاژ برای الکترود بطوریکه برای تمام موادی که جوش می شوند قابلاستفاده باشند بدلایل مختلف امکانپذیر نیست .برای مثال آلومینیوم که دارای ضریبهدایت بالایی می باشد احتیاج به الکترودی با ضریب هدایت بالا دارد تا از چسبیدنجلوگیری شود و مس سخت کشیده شده
Hard drawn ) ) یا مستلوریوم دار علیرغم سختی پایین آن برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد .مستلوریوم دار دارای این خاصیت است که براحتی ماشینکاری و پولیش میگردد و سطح تمامشده خوبی را پدید می آورد .مس کرومدار برای جوشکاری همه نوع فولاد مناسب است .زیرااز آلیاژ مس- کادمیوم سخت تر است ودارای یکنواختی دمایی بیشتری است بدون آنکه ازهدایت آن زیاد کاسته شده باشد .دلیل اینکه مس-کادمیوم برای جوشکاری ورقهای نازکپیشنهاد میشود این است که ارزان تر از مس-کروم است و قادر است که گرمای کمتری را کهدر جوشکاری ورقهای نازک بیرون داده میشود را تحمل کند .ورق های ضخیم تر باعث گرمشدن بیشتر نوک الکترود میشوند .اگر دما به 250 درجه سلسیوس برسد دیگر آلیاژمی-کادمیوم مناسب نمیباشد .آلیاژ مس-تنگستن معمولا بصورت بوش مورد استفاده قرارمیگیرند که مساحتی بزرگتر از مقدار لازم برای تامین دانسیته جریان صحیح جوشکاریدارد .دانسیته جریان برای ایجاد نقطه جوش با یک الکترود معمولی در یک طرف اتصال وبوش مس-تنگستن با مساحت بزرگتر در طرف دیگر قرار دارد .نمونه هایی از الکترودها ینقطه جوش و انبر دستگاه نقطه جوش (گان) در شکل زیر آمده است
فلزات و آلیاژهایی که در ساخت الکترودها بکار میروند به گروههای زیر کلاسهمیشوند :

کلاس 1 :
در این مواد عملیات حرارتی انجام نگرفته و بوسیلهکار سرد استحکام پیدا کرده اند .اینکار روی هدایت الکتریکی و گرمایی اثری ندارد .مواد این کلاس برای فولادهای کم کربن که با لایه نازک سرب و کروم و یا روی پوشیدهشده –فولادهای نورد گرم شده و بعضی از فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و منیزیومتوصیه میشود .

کلاس 2 :
این مواد دارای خواص مکانیکی بالاتر از کلاس 1هستند ولی هدایت حرارتی و الکتریکی آنها کمتر از کلاس 1 میباشد .خواص فیزیکی ومکانیکی اپتیمم با عملیات حرارتی یا ترکیبی از عملیات حرارتی و کار سرد پدید می آید .مواد کلاس 2 بهترین ماده برای الکترودهایی برای کارهای عمومی با یک رنج وسیعی ازمواد و شرایط مختلف می باشد .این مواد در الکترودهای نقطه جوش فولادهای کم کربننورد سردشده و فولادهای ضد زنگ و فولاد با پوشش نیکل و غیره استفادهمیشود.
همچنین برای شافتها-بازوها-قالب و بندکها-فکهایتفنگی دستگاه جوش و بقیه اعضا عبور دهنده جریان در تجهیزات جوشکاری مقاومتی مناسباست .

کلاس 3 :
مواد این کلاس آلیاژهای سختی پذیر با خواص مکانیکیبهتری از مواد کلاسهای 1 و 2 میباشد اما دارای هدایت الکتریکی و حرارتی پایین تریمیباشد .سختی بالا-مقاومت به سایش خوب و دمای آنیل شدن بالای الکترودهای کلاس 3همراه با هدایت الکتریکی متوسط آن باعث میشود که این مواد برای الکترودهاییکه درنقطه جوشهایی که در آنها فشار مقاومت قطعات بالا است استفاده میشود .این مواد برایفولادهای کم کربن با سطح مقطع بالا و فولادهای ضد زنگ بکار میرود .

انواع الکترود و شکل آنها :
نوک الکترودهای نقطه جوش باید پروفیل خود راتا آنجا که ممکن است در شرایط تولید حفظ کند .
پروفیل صحیحباعث عمر طولانی الکترود میشود .دو شکل استاندارد در موارد عمومی وجود دارد .این دونوع عبارتند از :

نوک تخت به شکل یک مخروط وارونه
نوک گنبدی شکل

واضح است که نوکهایگنبدی لازم نیست که دقیقا با سطح کار همراستا قرار گیرند .بنابراین برای جاهاییکهالکترود بر روی سطح منحنی در قطعه کار قرار میگیرند مناسبند و معمولا در جوشکاریآلومینیوم بکار میروند .نوع نوک تخت در مواردیکه بتواند با قطعه کار همراستا گرددترجیح داده میشود .زیرا ماشینکاری و شکل دادن و بازرسی آن در ضمن بکارگیری آسان است .پروفیلهای الکترود در شکل زیر نشان داده شده است
معمولاالکترود را بصورت یک میله استوانه ای شکل با قطر مورد نظر نمیسازند بلکه آنرابزرگتر ساخته و نوک آن را با زاویه 30 درجه بصورت مخروطی می تراشند .
افزایش مساحت نوک الکترود در اثر فشار وارده باعث کاهشفشار الکترود و دانسیته جریان می گردد که هر دو از اهمیت حیاتی برخوردار هستند .پهنشدن الکترود را میتوان با استفاده از سختترین ماده مناسب و بکارگیری ضربه کوتاه ویا به بیان دیگر کاهش بارهای ضربه ای و با خنک کردن مؤثر الکترود در کمترین مقدارخود نگه داشت .پروفیل ساده الکترود نشان داده شده در شکل 6-2 برای بسیاری ازکاربردها مناسب است اما همواره قابل انتخاب برای جوشکاری در گوشه ها نمیباشد .انواعدیگر الکترود برای اینگونه از کاربردها قابل دسترس میباشند و در موارد بخصوص میتوانآنها را ساخت تا احتیاجات استفاده کننده را مرتفع سازد

روش تعویض نوک الکترودها:
به علت گرما دیدن نوک الکترودها در هنگام جوشکاری و زیر فشار بودن این ناحیهگرما دیده، پس از زدن چند نقطه جوش، قطعه نامبرده تغییر شکل می دهد. در نتیجه سطحمشترک نوک الکترودها بزرگتر و ناصافتر می شود. بنابراین پس از حدود 250 بار نقطهجوش زدن، لازم است که نوک الکترودها تراشیده شود تا شکل اولیه شان بازیابی شود. اینقطعات در اثر تراشیده شدن، کوتاه تر می شوند. بنابراین لازم است پس از آن که هرقطعه به اندازه مشخصی رسید با قطعه نو تعویض شود. این جایگزینی بسته به شکل قطعه،جنس آن و نیز روش ساخت آن (تراشکاری شده یا آهنگری شده) ممکن است پس از اعمال 1200یا 2500 نقطه جوش، مورد نیاز باشد.
برای تعویض این قطعه (نوک الکترود) روش های گوناگون وجود دارد:
یک روش آناست که با نصب تجهیزات تمام خود کار، کل فرآیند تعویض قطعه بدون دخالت انسان انجامپذیرد. روش دیگر استفاده از یک ابزار ساده دستی است که کاربر با اهرم کردن شاخک هایآن در زیر قطعه و در محل شیار موجود می تواند آن را از جایش درآورد و پس از جازدنقطعه نو به کمک گردی سطح زیرین ابزار، قطعه را درمحل خود محکم کند. روش سوم استفادهاز شکل هندسی مخروطی نگهدارنده نوک الکترود است بدین معنی که سطح تماس قطعه نوکالکترود با نگهدارنده آن، سطح جانبی یک مخروط ناقص است. این ویژگی هندسی باعث میگردد تا با اعمال چند ضربه آرام در دو سوی قطعه نوک الکترود، این قطعه به تدریجدرموضع خود لق شود تا این که به راحتی و با دست از جای خود بیرون آید. پس از نصبقطعه نو، با اعمال چند ضربه آرام به سر قطعه، می‌توان آن را در جای خود محکمکرد.
زمانی که کارگر متوجه شود که گان خوب جوش نمی‌زند،شاید یکی از علت‌های آن احتیاج بهTip dress نوک الکترود باشد. در این روش نوکالکترود بوسیلهTip dress برای جوشکاری آماده می شود البته نحوه Tip dress خیلی مهممی‌باشد و نیاز به مهارت و آموزش دارد.
Tip dress در دو نوعبادی و برقی می باشد که در گان ها از نوع برقی آن استفاده می شود و این نوع،محدودیت فشاری دارد (با هر فشار و نیرویی نمی توان استفاده کرد) البته در این نوع Tip dress یک لوله برای باد هم وجود دارد. یکی دیگر از کارهایی که برای بهتر شدنکیفیت جوش بر روی الکترود انجام می‌شود سمباده زدن آن می‌باشد.
تکنیک های جوشکارینقطه ای:
نکاتی را در عملیات جوشکاری نقطه ایباید در نظر داشت که اهم آنها عبارتند از:

الف) تمیزی سطوح تماس:
سطح کار و سطح الکترودها باید همواره تمیز نگهداشته شوند. گرد و غبار رویفلز در اثر ایجاد حوزه مغناطیسی، ضمن کار، به اطراف محل جوش متمرکز شده و ممکن استدر سطح مشترک دو ورق یا سطح تماس الکترودها و کار قرار گیرند، گرد و غبار و ناخالصیهای دیگر اولاً باعث بالا بردن مقدار مقاومت تماسی و اتلاف انرژی می شوند و ثانیاًدر فصل مشترک دو ورق وارد مذاب شده و خواص دکمه جوش را کاهش می دهند. تمیز کردن نوکالکترودها باید با کاغذ سمباده ظریف یا پارچه و با دقت شود تا از تلفات نوک الکترودبصورت براده جلوگیری شود.
اگر الکترودها به وسیله سیستم سردکننده آبگرد خنک می شوند باید توجه شود که آب از الکترود به خارج نفوذ نکند. درمورد فلزاتی که ایجاد لایه اکسیدی دیر گداز می کنند (نظیر آلومینیوم، تیتانیوم) لازم است علاوه بر تمیزکردن سطح کار، اکسیدهای سطحی نیز توسط محلول های اسیدی مخصوصحذف شده و بدیهی است که آثار محلول یا اسید نیز باید از روی کار کاملاً تمیز شود تااز تشدید عمل خوردگی در این سطوح جلوگیری شود.

ب) تنظیم کردن ماشین و محل جوش بر رویکار:
میزان کردن محل جوش بر روی کار توسط جوشکاریا بطور خودکار با ماشین انجام می گیرد. اگر قرار است این عمل توسط کارگر انجامگیرد باید حتی الامکان از الکترود ثابت استفاده شود. ولی معمولاً در تولیدهای سری وانبوه تنظیم محل جوش بر روی کار توسط ماشین انجام می گیرد.
یکی از متداول ترین روش برای تنظیم کردن دستگاه جوش انجام چند نمونه جوشنقطه ای بر روی دو ورقه قراضه با مشخصات شبیه قطعه کار (جنس و ضخامت) می باشد. پساز انجام جوش های نمونه بر روی این ورق ها آنها را از یکدیگر جدا یا پاره کرده ومحل جوش را مطالعه می کنند، بنابراین :
1ـ اگر شدت جریانکافی نباشد دکمه جوش براحتی از ورق ها جدا شده و اثر چندانی بر روی ورق باقی نمیماند.
2ـ شدت جریان خیلی زیاد باعث نفوذ دکمه جوش تا سطحکار می شود که در این حالت نیز استحکام جوش ایده آل نخواهد بود. اصولاً عمق نفوذدکمه جوش نباید از 60 درصد ضخامت ورق بیشتر باشد.
البته عدمتنظیم صحیح زمان نیز منجر به اثر گذاشتن جوش در سطح کار می شود و چنانچه جریانالکتریکی قبل از فشرده شدن کامل ورق ها عبور کند جرقه ای در سطح تماس الکترود و کارایجاد می شود.
آزمایش جوش را از طریق استانداردهایی نیز میتوان انجام داد از جمله دو قطعه به پهنای 5/7 سانتی متر و طول 10 سانتیمتر بریده ولبه های آنها را به اندازه 5/2 سانتیمتر بر روی هم سوار کرده و سه نقطه جوش در مرکزمربع های مبانی مطابق شکل ایجاد می کنند. سپس جوش اول که جریان الکتریکی فقط از آنعبور کرده و دارای شرایط متفاوتی با آنچه که در عمل اتفاق می افتد است را جدا کردهو جوش های دوم و سوم را به صورت نواری به پهنای 5/2 سانتیمتر و طول 5/17 سانتیمترجدا کرده و تحت آزمایش کشش قرار می دهند. نیروی لازم برای پاره کردن جوش محاسبه شدهو با جداول مخصوص که نشان دهنده استاندارد مشخصات فنی جوش اتس مقایسه می شود . ازجداول عملی بعنوان راهنما نیز برای انتخاب و تنظیم شرایط کار، اندازه الکترود وپارامترهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.

ج) ظاهر جوش:
معمولاً ظاهر جوش شامل یک فرورفتگی و یک حلقه رنگی حرارتی در اطراف تماسالکترود و کار می باشد در مواردی که سطح کار باید تمیز باشد فرورفتگی های محل جوشنقطه ای را می توان از طریق استفاده الکترود مسطح نوع C و مخروط نوع E اهش داد. واضح است که الکترود مسطح را در طرفی که نیاز به تمیزی فوق العاده است قرار میدهند. استفاد از یک الکترود مسطح و یک الکترود مخروط ناقص در جوشکاری ورق های نازکبه کلفت نیز مفید است، در این شرایط الکترود مسطح بر روی ورق نازک قرار می گیرند. در حالت های معمولی جوشکاری مقاومتی نقطه ای فاصله جوش ها نباید از میزان معینیکمتر باشد چون مدار بسته ای با جوش مجاور ایجاد کرده و جریان الکتریکی به اندازهکافی از موضع جوش در بین الکترودها نمی گذرند.

بهسازی در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای:
بنا به نیاز و شرایط کار، بهسازی و تغییراتی در نحوه جوشکاری نقطه ای سادهبعمل آمده است که به چند نمونه آن در زیر اشاره می شود:

الف) جوش با الکترود چندتایی Multiple Electrode:
همانطور که از نام آن استنباط می شوددر این فرآیند از چندین الکترود استفاده می شود و همزمان چندین جوش نقطه ای بر رویکار انجام می گیرد. در این فرآیند از دو نوع طرح برای تامین انرژی استفاده می شود. مستقیم (موازی) و غیر مستقیم (سری). در سیستم مستقیم از یک ترانسفورماتور استفادهمی شود که مدار ثانویه بصورت های مختلف مطابق شکل می تواند چندین جوش را همزمانانجام دهد. در سیستم سری از تعدادی ترانسفورماتور استفاده می شود که مطابق شکل باطرح های مختلف می تواند همزمان چندین نقطه جوش را بر روی کار بوجود آورد. مزیت روشدوم آنست که می توان ولتاژ بالایی رادر موضع جوش بوجود آورد و یا برای ایجاد ولتاژمعین از ترانسفورماتورهای کوچکتری استفاده کرد. اما در مقابل باید شرایطترانسفورماتورها و مقاومت ها در الکترودها و کیفیت سطوح کاملاً یکسان باشد تا خواصجوش هایی که همزمان ایجاد شده مشابه باشد.

ب) جوش دکمه ای یا دیسکی Button or disk welding:
در جوشکاری ورق های سنگین و کلفت، بهفشار و انرژی الکتریکی زیادی نیاز است، با استقرار قطعات کوچک فلزی بین سطح مشترکورق ها، عبور جریان الکتریکی را موضعی تر کرده و سطح تماس را کاهش می دهند و با ذوباین دکمه ها دو ورق با انرژی الکتریکی و فشار کمتری به همدیگر متصل میشوند.

ج) جوش پل واره Bridge welding:
مطابق شکل از ورق های اضافی برای بالابردن استحکام اتصال دو قطعه استفاده می شود.

د) جوش له کردنی Mash welding:
این روش درتولید شبکه های سیمی نظیرسبد یا محافظ های توری لامپ های مختلف یا اسکلت مفتولی برای بتن های مسلح و یا سیمبه ورق نظیر چرخ های بعضی از انواع اتومبیل به میزان فراوان بکار گرفته می شود. سیمها با طرح لازم بر روی فک ها با الکترودی که به صورت مسطح با شکاف های پیش بینی شدهقرار می گیرند و با یک فشار و پایین آوردن الکترود جریان الکتریکی از محل تماس سیمهای روی هم قرار داده شده عبور کرده و بر اساس جوش مقاومتی ذوب موضعی در این محل هابوجود آمده و پس از پایان عبور جریان الکتریکی عمل اتصال انجام میگیرد.

پارامتر های دستگاه٫ مؤثربر جوش نقطه‌ای:
PRSO:مدت زمان بر حسب سیکل که دو الکترود بر قطعه مماسگردند.
SQ:مدت زمانی است کهقطعه توسط دو الکترود به هم فشرده می‌شود تا نیروی وارده بر قطعه کار تثبیتگردد.
Weld1:مدت زمان انجامپبش‌جوش می‌باشد. مدت زمانی است که جریان متناسب با Heat1 و یا Current1 از قطعهعبور می‌کند.
Cool:فاصلهزمانی بین Weld1 و Weld2 است که در آن دو سر الکترودها خنکمی‌گردد.
Up Slope:مدتزمانی است که طول می‌کشد جریان (Heat) از صفر به مقدار تعیین شده در Current2 (Heat2) برسد.
Weld2:مدتزمانی است که جریان جوش اصلی از قطعه متناسب با Current2 و یا Heat2 از قطعه عبورمی‌کند.
PU:تعداد تکرار جوشاصلی می‌باشد.
Down Slope:مدت زمانی است که طول می‌کشد جریان از مقدار اصلی خود در Weld2 به مقدار صفربرسد.
Hold:مدت زمانی استکه دو قطعه بعد از پایان عمل جوش توسط دو الکترود به هم فشردهمی‌شود.
Off:مدت زمانی استکه طول می‌کشد الکترودها از یکدیگر فاصله گرفته و به حالت اولیه خود بازگردند.
Heat:که بر حسب درصدبیان می‌گردد و نشان دهنده درصد توان خروجی از ترانس می‌باشد.
Current:پارامتری بر حسب کیلو آمپر است کهمقدار جریان در پیش جوش و جوش اصلی را تعیین می‌کند.

تأثیر پارامترهای جوش برکیفیت:
PRSO:این پارامترها بایستی به گونه‌ای تنظیم شود که بعد ازپایان زمان PRSO با تنظیم SQ دو الکترود به هم برسند، در غیر این صورت جرقه خواهیمداشت.
SQ:جهت تأمین نیرویمورد نیاز جوش بایستی این پارامتر به درستی تنظیم شود. با افزایش نیروی الکترودها،سطح تماس دو فلز در نقطه اعمال نیرو افزایش می‌یابد و افزایش سطح تماس منجر به کاهشمقاومت الکتریکی در نقطه تماس می‌شود.
نکته:زمان SQ بایستی به حدی باشد که نیروی الکترودها قبل از زمانشروع Weld به یک حد ثابتی رسیده باشد. اگر مقدار SQ کم باشد، با پاشش مذاب یا جرقهمواجه خواهیم بود.
Weld1:این پارامتر مخصوصاً در مواردی که ورق پوشش (Coating) داشته باشد و یا ضخامت ورقزیاد باشد، حائز اهمیت است.
در مورد ورق‌های پوشش دار، درصورتی که Weld1 استفاده نشود، باعث جرقه و چسبیدن سره‌ها خواهد شد.
در مورد ورق‌های با ضخامت زیاد، عدم استفاده از Weld1 موجب چسبیدن سره و عدمجوش مناسب می‌گردد.
Cool:درصورت عدم استفاده از Cool، مقاومت سطحی روی سره و ورق مقابل، مقاومت سطحی بینورق‌ها قابل ملاحظه بوده و باعث تلفات بیشتر در ناحیه بین ورق و سره می‌شود کهنهایتاً موجب چسبیدن سره خواهد شد. در ضمن استحکام جوش مناسب نخواهدبود.
Up Slope:به منظوررسیدن به جوش‌های با کیفیت بالا استفاده می‌شود. در صورت اعمال جریان ناگهانی،ورق‌ها خواص اصلی خود را ازدست می‌دهند و استحکام مناسبی حاصل نخواهد شد. به همیندلیل از Up Slope استفاده می‌شود.
Weld2:در مورد اثر زمان جوش به نکات زیر می‌توان اشارهکرد:
در صورتی که زمان Weld2 ازحد مورد نیاز بیشتر گردد،دمای ناحیه بین دو ورق از نقطه جوش بالاتر می‌رود و باعث پدید آمدن حباب‌های گاز دراین ناحیه می‌شود که درنتیجه موجب انفجار و پاشیدن ذرات فلز و یا جرقه زدنمی‌شود.
در صورت زیاد بودن زمان Weld2 از حد مورد نیاز،عدسی جوش به سمت سطوح الکترود رشد کرده و باعث آسیب شدید به الکترودهامی‌شود.
طبق رابطه Q = RTI2 تولید حرارت تابعی از جریانمی‌باشد. به این معنی که تغییر در میزان حرارت می‌تواند با تغییر جریان یا با تغییرزمان تأمین شود.
باید توجه داشت که نمی‌توان در قبال افزایشجریان، زمان را خیلی کوتاه کرد. اولین اثر زمان ناکافی این است که تولید حرارت سریعدر سطوح تماس، باعث تولید جرقه، فرورفتگی و سوختگی سطح مخصوصاً سطوح الکترودهامی‌شود.
PU:وقتی ورق‌هایضخیم جوش داده می‌شوند، از جوش چند مرحله‌ای استفاده می‌شود. مزیت اصلی این روش ایناست که در خلال زمان سرد شدن، بین مراحل تکرار، به کمک الکترودها که با آب خنکمی‌شوند و قابلیت هدایت گرمایی بالایی دارند، می‌توان حرارت بیشتری را از سطوحخارجی قطعه کار پراکنده کرد.